Kas notiek ar motoru fāzes zuduma un vienfāzes darbības gadījumā

Zem fāzes zuduma mēs saprotam elektromotora vienfāzes darbības režīmu viena no trīsfāzu sistēmas vadītāja barošanas avota atvienošanas rezultātā.

Elektromotora fāzes zuduma iemesli var būt: viena vadu pārrāvums, viena drošinātāja sadegšana; kontakta kļūme vienā no fāzēm.

Atkarībā no apstākļiem, kādos notika fāzes zudums, var būt dažādi elektromotora darbības režīmi un ar tiem saistītās sekas. Šajā gadījumā jāņem vērā šādi faktori: elektromotora tinumu pieslēguma shēma ("zvaigzne" vai "trīsstūris"), motora darbības stāvoklis fāzes zuduma brīdī (var rasties fāzes zudums). pirms vai pēc dzinēja ieslēgšanas, slodzes darbības laikā), dzinēja slodzes pakāpi un darba mašīnas mehāniskos raksturlielumus, ar fāzes zudumu strādājošo elektromotoru skaitu un to savstarpējo ietekmi.

Šeit jums vajadzētu pievērst uzmanību aplūkotā režīma iezīmēm. Trīsfāzu režīmā katra tinuma fāze plūst ar strāvu, kas nobīdīta laikā par vienu trešdaļu perioda. Kad fāze tiek zaudēta, abi tinumi plūst aptuveni vienā un tajā pašā strāvā, trešajā fāzē nav strāvas. Neskatoties uz to, ka tinumu gali ir savienoti ar diviem trīsfāzu sistēmas fāzu vadītājiem, strāvas abos tinumos sakrīt laikā. Šo darbības režīmu sauc par vienfāzes.

Magnētiskais lauks, ko rada vienfāzes strāva, atšķirībā no rotējošā lauka, ko rada trīsfāzu strāvu sistēma, pulsē. Tas laika gaitā mainās, bet nepārvietojas pa statora apkārtmēru. 1.a attēlā parādīts magnētiskās plūsmas vektors, kas izveidots motorā vienfāzes režīmā. Šis vektors negriežas, tas mainās tikai lielumā un zīmē. Apļveida lauks ir saplacināts līdz taisnai līnijai.

1. attēls. Asinhronā motora raksturojums vienfāzes režīmā: a — pulsējoša magnētiskā lauka grafisks attēlojums; b — pulsējošā lauka sadalīšanās divos rotējos; asinhronā motora c-mehāniskās īpašības trīsfāžu (1) un vienfāzes (2) darbības režīmā.

Pulsējošs magnētiskais lauks var uzskatīt par sastāvošu no diviem vienāda lieluma laukiem, kas rotē viens pret otru (1. att., b). Katrs lauks mijiedarbojas ar rotora tinumu un rada griezes momentu. To apvienotā darbība rada griezes momentu uz motora vārpstas.

Gadījumā, ja pirms motora pievienošanas tīklam notiek fāzes zudums, uz stacionāru rotoru iedarbojas divi magnētiskie lauki, kas veido divus pretējas zīmes momentus, bet pēc lieluma vienāda. Viņu summa būs nulle.Tāpēc, iedarbinot motoru vienfāzes režīmā, tas nevar mainīties pat tad, ja uz vārpstas nav slodzes.

Ja motora rotora rotācijas laikā rodas fāzes zudums, tad uz tā vārpstas tiek ģenerēts griezes moments. To var izskaidrot šādi. Rotējošais rotors dažādos veidos mijiedarbojas ar laukiem, kas rotē viens pret otru. Viens no tiem, kura griešanās sakrīt ar rotora griešanos, veido pozitīvu (virzienā sakrītošu) momentu, otrs - negatīvu. Atšķirībā no stacionārā rotora korpusa, šie momenti atšķirsies pēc lieluma. To starpība būs vienāda ar motora vārpstas momentu.

Attēlā 1, c parādīti motora mehāniskie raksturlielumi vienfāzes un trīsfāžu darbībā. Pie nulles ātruma griezes moments ir nulle; kad tas griežas jebkurā virzienā, uz motora vārpstas rodas griezes moments.

Ja viena no fāzēm tiek atvienota motora darbības laikā, kad tā ātrums bija tuvu nominālajai vērtībai, griezes moments bieži ir pietiekams, lai turpinātu darbību ar nelielu ātruma samazinājumu. Atšķirībā no trīsfāzu simetriskā režīma parādās raksturīga dūkoņa. Attiecībā uz pārējo avārijas režīma ārēju izpausmju nav. Persona, kurai nav pieredzes ar asinhronajiem motoriem, var nepamanīt izmaiņas elektromotora darbības raksturā.

Elektromotora pāreju uz vienfāzes režīmu pavada strāvu un spriegumu pārdale starp fāzēm. Ja motora tinumus pieslēdz pēc "zvaigznes" shēmas, pēc fāzes zuduma veidojas ķēde, kas parādīta 2. attēlā. Divi virknē savienoti motora tinumi ir pieslēgti līnijas spriegumam Uab, tad motors ir viena- fāzes darbība.

Veiksim nelielu aprēķinu, noteiksim strāvas, kas plūst caur motora tinumiem, un salīdzināsim tās ar strāvām ar trīsfāzu barošanu.

2. attēls. Motora tinumu savienojums pēc fāzes zuduma

Tā kā pretestības Za un Zb ir savienotas virknē, fāžu A un B spriegumi būs vienādi ar pusi no lineārā:

Strāvas aptuveno vērtību var noteikt, pamatojoties uz šādiem apsvērumiem.

A fāzes iedarbināšanas strāva pie fāzes zuduma

A fāzes palaišanas strāva trīsfāzu režīmā

kur Uao — tīkla fāzes spriegums.

Ieslēgšanas strāvas attiecība:

No attiecības izriet, ka fāzes zuduma gadījumā starta strāva ir 86% no starta strāvas trīsfāzu barošanā. Ja ņemam vērā, ka vāveres asinhronā motora palaišanas strāva ir 6-7 reizes lielāka par nominālo, izrādās, ka caur motora tinumiem plūst strāva Iif = 0,86 x 6 = 5,16 Azn, tas ir, vairāk nekā piecas reizes pārsniedz nominālo. Īsā laika periodā šāda strāva pārkarsīs spoli.

No iepriekš minētā aprēķina var redzēt, ka aplūkotais darbības režīms ir ļoti bīstams motoram, un, ja tas notiek, aizsardzība īsā laikā ir jāizslēdz.

Fāzes zudumi var rasties arī pēc motora ieslēgšanas, kad tā rotoram būs darba režīmam atbilstošs griešanās ātrums. Apsveriet tinumu strāvas un spriegumus, ja notiek pāreja uz vienfāzes režīmu ar rotējošu rotoru.

Za vērtība ir atkarīga no griešanās ātruma. Iedarbināšanas laikā, kad rotora ātrums ir nulle, tas ir vienāds gan trīsfāžu, gan vienfāzes režīmā. Darba režīmā, atkarībā no slodzes un motora mehāniskajām īpašībām, griešanās ātrums var atšķirties.Tāpēc pašreizējo slodžu analīzei ir nepieciešama cita pieeja.

Mēs pieņemsim, ka motors darbojas gan trīsfāžu, gan vienfāzes režīmā. tāda pati jauda. Neatkarīgi no elektromotora pieslēguma shēmas darba mašīnai ir nepieciešama tāda pati jauda, ​​kāda nepieciešama tehnoloģiskā procesa veikšanai.

Pieņemot, ka motora vārpstas jauda abiem režīmiem ir vienāda, mums būs:

trīsfāzu režīmā

vienfāzes režīmā

kur Uа — tīkla fāzes spriegums; Uаo — A fāzes spriegums vienfāzes režīmā, cos φ3 un cos φ1 jaudas koeficienti attiecīgi trīsfāzes un vienfāzes režīmiem.

Eksperimenti ar asinhrono motoru liecina, ka patiesībā strāva gandrīz dubultojas. Ar zināmu rezervi var uzskatīt, ka I1a / I2a = 2.

Lai novērtētu vienfāzes darbības bīstamības pakāpi, jums jāzina arī motora slodze.

Kā pirmo tuvinājumu mēs apsvērsim elektromotora strāvu trīsfāzu režīmā proporcionālu tās slodzei uz vārpstu. Šis pieņēmums ir spēkā slodzēm, kas pārsniedz 50% no nominālās vērtības. Tad var ierakstīt Azf = Ks NS Azn, kur Ks — motora slodzes koeficients, Azn — motora nominālā strāva.

Vienfāzes strāva I1f = 2KsNS Azn, t.i., strāva vienfāzes režīmā būs atkarīga no motora slodzes. Pie nominālās slodzes tā ir vienāda ar divkāršu nominālo strāvu. Pie slodzes, kas mazāka par 50%, fāzes zudumi, savienojot motora tinumus ar «zvaigzni», nerada tinumiem bīstamu pārstrāvu. Vairumā gadījumu motora slodzes koeficients ir mazāks par vienu. Ar tā vērtībām 0,6–0,75 ir sagaidāms neliels strāvas pārsniegums (par 20–50%), salīdzinot ar nominālo.Tas ir būtiski aizsardzības darbībai, jo tieši šajā pārslodzes zonā tā nedarbojas pietiekami skaidri.

Lai analizētu dažas aizsardzības metodes, ir jāzina motora fāžu spriegums. Kad rotors ir bloķēts, A un B fāzes spriegums būs vienāds ar pusi no tīkla sprieguma Uab, un C fāzes spriegums būs nulle.

Pretējā gadījumā spriegums tiek sadalīts, rotoram griežoties. Fakts ir tāds, ka tā rotāciju pavada rotējoša magnētiskā lauka veidošanās, kas, iedarbojoties uz statora tinumiem, izraisa tajos elektromotora spēku. Šī elektromotora spēka lielums un fāze ir tādi, ka pie sinhronam tuvam rotācijas ātrumam uz tinumiem tiek atjaunota simetriska trīsfāzu sprieguma sistēma un zvaigznes neitrālais spriegums (punkts 0) kļūst par nulli. Tādējādi, kad rotora ātrums mainās no nulles uz sinhronu vienfāzes darbības režīmā, fāžu A un B spriegums mainās no vērtības, kas vienāda ar pusi no līnijas, uz vērtību, kas vienāda ar tīkla fāzes spriegumu. Piemēram, sistēmā ar spriegumu 380/220 V fāzes A un B spriegums svārstās 190 — 220 V robežās. Spriegums Uco mainās no nulles ar bloķētu rotoru uz fāzes spriegumu 220 V ar sinhronu ātrumu. Kas attiecas uz spriegumu punktā 0, tas mainās no vērtības Uab / 2 — uz nulli sinhronā ātrumā.

Ja motora tinumi ir savienoti trīsstūrī, pēc fāzes zuduma mums būs pieslēguma shēma, kas parādīta 3. attēlā. Šajā gadījumā motora tinums ar pretestību Zab ir savienots ar līnijas spriegumu Uab, bet tinums ar pretestībām. Zfc un Zpr ir.— savienots virknē un pievienots vienam un tam pašam līnijas spriegumam.

3. attēls. Motora tinumu trīsstūra savienojums pēc fāzes zuduma

Palaišanas režīmā caur tinumiem AB plūdīs tāda pati strāva kā trīsfāzu versijā, un puse strāvas plūdīs caur tinumiem AC un BC, jo šie tinumi ir savienoti virknē.

Strāvas lineārajos vadītājos I'a =I'b būs vienādas ar strāvu summu paralēlos zaros: I'A = I'ab + I'bc = 1,5 Iab

Tādējādi aplūkojamajā gadījumā ar fāzes zudumu palaišanas strāva vienā no fāzēm būs vienāda ar starta strāvu ar trīsfāzu padevi, un līnijas strāva palielinās mazāk intensīvi.

Lai aprēķinātu strāvu fāzes zuduma gadījumā pēc motora iedarbināšanas, tiek izmantota tā pati metode kā "zvaigznes" ķēdei. Mēs pieņemsim, ka motors attīsta vienādu jaudu gan trīsfāžu, gan vienfāzes režīmā.

Šajā darbības režīmā strāva visvairāk noslogotajā fāzē ar fāzes zudumu tiek dubultota salīdzinājumā ar strāvu ar trīsfāzu barošanu. Strāva līnijas vadītājā būs Ia 'A = 3Iab, un ar trīsfāzu barošanu Ia = 1,73 Iab.

Šeit ir svarīgi atzīmēt, ka, lai gan fāzes strāva palielinās par koeficientu 2, līnijas strāva palielinās tikai par koeficientu 1,73. Tas ir būtiski, jo pārslodzes aizsardzība reaģē uz līnijas strāvām. Aprēķini un secinājumi par slodzes koeficienta ietekmi uz vienfāzes strāvu ar "zvaigznes" savienojumu paliek spēkā arī "trīsstūra" ķēdes gadījumā.

Maiņstrāvas un BC fāzes spriegumi būs atkarīgi no rotora ātruma. Kad rotors ir bloķēts, Uac '= Ub° C' = Uab / 2

Pie griešanās ātruma, kas vienāds ar sinhrono, tiek atjaunota simetriskā spriegumu sistēma, t.i., ac '= Ub° C' = Uab.

Tādējādi maiņstrāvas un BC fāzes spriegumi, mainot griešanās ātrumu no nulles uz sinhronu, mainīsies no vērtības, kas vienāda ar pusi no līnijas sprieguma, uz vērtību, kas vienāda ar līnijas spriegumu.

Motora fāžu strāvas un spriegumi vienfāzes režīmā ir atkarīgi arī no motoru skaita.

Fāzes zudums bieži rodas, kad apakšstacijas vai sadales iekārtas elektrotīklā ir izdedzis kāds no drošinātājiem. Rezultātā lietotāju grupa darbojas vienfāzes režīmā un mijiedarbojas savā starpā. Strāvu un spriegumu sadalījums ir atkarīgs no atsevišķu motoru jaudas un to slodzes. Šeit ir iespējamas dažādas iespējas. Ja elektromotoru jauda ir vienāda un to slodze ir vienāda (piemēram, izplūdes ventilatoru grupa), tad visu motoru grupu var aizstāt ar līdzvērtīgu.

Asinhrono elektromotoru avārijas režīmi un to aizsardzības metodes